成骨細(xì)胞的功能與損傷和骨質(zhì)疏松的防治*

劉揚(yáng)捷 ，龔曉健 ，王永慶

1中國藥科大學(xué) 藥理學(xué)教研室，南京 210009；

2南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 臨床藥理研究室，南京 210029

骨質(zhì)疏松（Osteoporosis，OP）是一種全身性骨骼疾病，其特征是骨量減少，骨結(jié)構(gòu)塌陷，導(dǎo)致骨脆性增加，骨折風(fēng)險(xiǎn)增高。骨質(zhì)疏松有兩種形式：（1）原發(fā)性骨質(zhì)疏松，包括青少年、男性、絕經(jīng)后婦女和老年性骨質(zhì)疏松；（2）繼發(fā)性骨質(zhì)疏松，由疾病和藥物引起[1]。骨質(zhì)疏松的診斷以骨密度（Bone mineral density，BMD）或骨礦含量（Bone mineral content，BMC）減少為基本依據(jù)。在所有骨質(zhì)疏松誘發(fā)的骨折中，髖部骨折具有最高的發(fā)病率和致死率，多發(fā)于體弱的老年患者。對于絕經(jīng)后女性，缺乏雌激素是骨量丟失的主要原因。維生素D的缺乏及繼發(fā)性高甲狀旁腺素水平可能與老年骨量丟失有關(guān)，特別是皮質(zhì)骨。其它病理因素包括活動(dòng)水平降低、血清胰島素樣生長因子下降等[2]。

成人的骨量通過破骨細(xì)胞的骨吸收和成骨細(xì)胞的骨形成作用來維持動(dòng)態(tài)平衡[3]。破骨細(xì)胞來源于造血干細(xì)胞，通過血管進(jìn)入骨表面并遷移到吸收位點(diǎn)，形成特殊膜結(jié)構(gòu)域，稱為封閉帶。封閉帶緊緊吸附于骨基質(zhì)表面，將要吸收的區(qū)域封閉起來構(gòu)成密閉環(huán)境。酸快速增強(qiáng)破骨細(xì)胞中碳水合酶（Carbonic anhydraseⅡ，CA Ⅱ）和空泡型H+-ATP酶（Vacuolar-type H+-ATPase）的表達(dá)，CAⅡ催化胞內(nèi)H2O和CO2生成H+和HCO3-，H+通過V-ATPase轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞外釋放到吸收陷窩中，溶解結(jié)晶羥磷灰石。礦物溶解后，多種蛋白水解酶降解有機(jī)骨基質(zhì)，MMP-9（Matrix metalloproteinases-9，明膠酶B）和組織蛋白酶K在破骨細(xì)胞中高表達(dá)，并向吸收陷窩中分泌，酶解富含膠原蛋白的骨基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)骨吸收作用[2]。

成骨細(xì)胞來源于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，在骨形成中起重要作用。骨形成可分幾個(gè)階段：首先前體成骨細(xì)胞增殖，隨后分化為成熟成骨細(xì)胞，合成分泌膠原，膠原形成初始骨架結(jié)構(gòu)，無機(jī)磷和鈣離子結(jié)合發(fā)生礦化作用形成羥磷灰石，經(jīng)過系列沉積和包埋，最終形成新的骨基質(zhì)。骨形成結(jié)束后，成骨細(xì)胞有3種不同去向：（1）轉(zhuǎn)變?yōu)楣羌?xì)胞被包埋在骨基質(zhì)中；（2）轉(zhuǎn)變?yōu)楣且r細(xì)胞覆蓋于骨基質(zhì)表面；（3）經(jīng)歷程序性凋亡[2]。

治療骨質(zhì)疏松癥的理想策略，是抑制破骨細(xì)胞的骨吸收或增加成骨細(xì)胞的骨形成功能。目前大多數(shù)針對骨質(zhì)疏松癥的治療集中在抑制骨吸收，而對保護(hù)成骨細(xì)胞及增強(qiáng)其功能的關(guān)注相對較少，大多數(shù)骨質(zhì)疏松療法可有效減少骨丟失，但不能恢復(fù)丟失的骨量和骨強(qiáng)度[4]。因此，本文對成骨細(xì)胞各種損傷機(jī)制及相關(guān)功能蛋白作一綜述，以期為更多針對增強(qiáng)成骨細(xì)胞骨形成功能的骨質(zhì)疏松治療策略提供新的思路。

1 成骨細(xì)胞功能蛋白

1.1 堿性磷酸酶（ALP）和骨鈣素（OCN）

堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase，ALP）是成骨細(xì)胞的典型蛋白產(chǎn)物，其活性能反映成骨細(xì)胞功能活性強(qiáng)弱。ALP屬于早期成骨細(xì)胞增殖和基質(zhì)成熟過程的標(biāo)志蛋白，其功能是水解各種磷酸鹽化合物（如ATP），釋放無機(jī)磷酸（Pi）產(chǎn)物，Pi與細(xì)胞外基質(zhì)鈣沉積，發(fā)生結(jié)晶成核作用，介導(dǎo)羥基磷灰石的形成[4]。

骨鈣素（Osteocalcin，OCN）是一種成骨細(xì)胞分化末期的標(biāo)志蛋白，也被稱為骨γ-羧谷氨酸（γ-carboxyglutamic acid，Gla）包含蛋白，屬于非膠原酸性糖蛋白，是一種維生素K依賴性鈣結(jié)合蛋白。OCN被分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中，Gla殘基能與羥基磷灰石上的鈣離子結(jié)合，引發(fā)羥磷灰石晶體形成，調(diào)節(jié)鈣離子穩(wěn)態(tài)和骨礦化[5]。但目前對OCN的功能存在爭議。已有實(shí)驗(yàn)證明，不溶性的鈣磷酸鹽的沉淀會被Gla包含蛋白抑制[6]；骨鈣素缺乏小鼠骨形成反而增加，且不影響骨吸收[7]。提示OCN是成骨細(xì)胞分化末期的標(biāo)志物，但不能代表骨礦化程度，反而有可能抑制骨礦化作用。

1.2 骨唾液酸蛋白（BSP）和骨橋蛋白（OPN）

骨唾液酸蛋白（Bone sialoprotein，BSP）和骨橋蛋白（Osteopontin，OPN）均屬于小整合素結(jié)合配體N-連接糖蛋白（Small Integrin Binding Ligand N-linked Glycoproteins，SIBLING）家族[8]。BSP出現(xiàn)于ALP表達(dá)之后，定位于礦化基質(zhì)中，能促進(jìn)體外羥磷灰石礦化成核作用，增加鈣的摻入和結(jié)節(jié)形成。OPN又被稱為分泌型磷蛋白-1（Secreted phosphoprotein 1，SPP1），是一種富含于骨基質(zhì)中的非膠原糖蛋白，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞均能分泌產(chǎn)生OPN。OPN對成熟破骨細(xì)胞的生成和骨吸收功能都有強(qiáng)大的刺激功能[4]。此外，由于OPN是一種被高水平酸性氨基酸磷酸化的蛋白質(zhì)，其富含天冬氨酸的酸性結(jié)構(gòu)域，能與細(xì)胞外基質(zhì)的礦物質(zhì)表面相互作用，從而發(fā)揮抑制骨礦化的作用[9]。Bouleftour W等[10]發(fā)現(xiàn)，BSP敲除小鼠的骨形成、骨吸收及骨礦化功能均受到損傷，而OPN表達(dá)量上調(diào)，OPN敲除小鼠的骨吸收功能被抑制。在BSP敲除的基礎(chǔ)上讓OPN基因也缺失，小鼠仍處于低礦化狀態(tài)，但骨吸收活性很高，長骨標(biāo)本顯示皮質(zhì)孔隙變大。并且雙敲除小鼠骨轉(zhuǎn)換和骨重塑被加強(qiáng)，提示雙重缺失導(dǎo)致的表型，不能由單個(gè)基因敲除小鼠的特征預(yù)測，SIBLING蛋白之間的相互作用（而非單個(gè)蛋白的單一作用）在骨生物學(xué)調(diào)節(jié)中、特別是對基質(zhì)礦化和骨強(qiáng)度上發(fā)揮更重要的作用。

1.3 Ⅰ型膠原（COLⅠ）

Ⅰ型膠原（Type 1 collagen，COLⅠ）是存在于大多數(shù)結(jié)締組織中的纖維膠原蛋白，在骨骼、角膜、皮膚和肌腱中均含量豐富[11]。骨組織的獨(dú)有特征之一，是在成骨細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)中出現(xiàn)磷酸鈣沉積，即礦化作用。而在礦化之前成骨細(xì)胞首先分泌類骨質(zhì)。類骨質(zhì)主要包括Ⅰ型膠原、非膠原蛋白和蛋白聚糖。在成骨細(xì)胞、非膠原蛋白、各種離子、某些脂類及酶類的調(diào)節(jié)下，Ca2+和PO43-達(dá)到一定濃度時(shí)在Ⅰ型膠原纖維上沉積，形成羥基磷灰石。羥基磷灰石及其它少量礦物鹽類（碳酸鹽類、檸檬酸鹽類）、類骨質(zhì)、各種被包埋的細(xì)胞因子、酶類和水共同構(gòu)成骨基質(zhì)[2]。Ⅰ型膠原由三條多肽鏈以三股螺旋結(jié)構(gòu)平行排列組裝而成，這三種肽鏈的氨基酸序列包含Gly-X-Y重復(fù)結(jié)構(gòu)，在組裝中，Gly殘基位于三螺旋中央，X-Y殘基位于螺旋表面。在非螺旋羧端或氨基端上的賴氨酸或羥賴氨酸殘基（稱為端肽）與相鄰膠原的螺旋部分之間發(fā)生交聯(lián)。這個(gè)過程形成了Ⅰ型膠原初級結(jié)構(gòu)中的羥甲基吡啶啉和賴氨酸吡啶啉交聯(lián)。三條肽鏈其中之一富含脯氨酸和羥脯氨酸，羥脯氨酸在穩(wěn)定三螺旋結(jié)構(gòu)上起著重要作用，是膠原分子特征之一。Ⅰ型膠原以前肽形式分泌，在N端和C端都具有較大延伸肽，這些延伸蛋白在分泌和纖維形成過程中被特異性酶切除，形成較短的分子以備組裝成原纖維[12]。

1.4 骨保護(hù)素（OPG）和核因子κB受體活化因子配體（RANKL）

核因子κB受體活化因子配體 （Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）廣泛表達(dá)于骨髓間質(zhì)細(xì)胞、成骨細(xì)胞和T細(xì)胞。它有兩種受體，核因子κB受體活化因子（Receptor activator of NF-κB，RANK）和骨保護(hù)素（Osteoprotegerin，OPG）[4]。RANK 又稱為破骨細(xì)胞分化激活受體（Osteoclast differentiation and activation receptor，ODAR），主要由巨噬細(xì)胞集落刺激因子（Macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）誘導(dǎo)表達(dá)于前體破骨細(xì)胞[13]。RANKL與RANK結(jié)合可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞生成，破骨細(xì)胞的分化和骨吸收作用均被增強(qiáng)。OPG是成骨細(xì)胞分泌的一種RANKL的可溶性餌受體，可與RANK競爭性地結(jié)合RANKL，由此調(diào)控破骨細(xì)胞的增殖分化和骨吸收，進(jìn)而調(diào)控骨代謝[14]。

1.5 Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2）和骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）

成骨細(xì)胞的分化由多種轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，包括Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子 2（Runt-related transcription factor 2，Runx2）、核心結(jié)合因子 α1（Core binding factor α1，Cbfa1）和 osterix（Osx）等[15]，其中Runx2在成骨細(xì)胞分化的多種信號通路中發(fā)揮了中心作用。Runx2可結(jié)合成骨基因啟動(dòng)子區(qū)的特異性順式作用元件（Osteoblast-specific cis-acting element，OSE）2，增強(qiáng)ALP、OCN、BSP、COLⅠ等多種成骨功能性蛋白mRNA的表達(dá)。Runx2由絲裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）途徑被磷酸化激活，而MAPK通路可通過細(xì)胞外基質(zhì)中的Ⅰ型膠原與成骨細(xì)胞表面的β2β1整合素結(jié)合被激活，或利用成纖維細(xì)胞生長因子2（Fibroblast growth factor，F(xiàn)GF2）處理細(xì)胞激活通路。除MAPK通路外，Runx2活性還可通過刺激特定信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被增強(qiáng)，如PTH/PTHrP途徑和BMPs途徑。甲狀旁腺素（Parathyroid hormone，PTH）與成骨細(xì)胞上的受體蛋白 （PTH receptor protein，PTHrP）結(jié)合后，通過PKA依賴性途徑磷酸化Runx2，隨后Runx2激活膠原酶3啟動(dòng)子[16]。

骨形態(tài)發(fā)生蛋白 （Bone morphogenetic protein，BMP）是一種能夠單獨(dú)誘導(dǎo)骨組織形成的局部生長因子，以BMP-2的功能最具代表性，在骨組織的修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用。成熟的BMP蛋白結(jié)構(gòu)是由二硫鍵連接的同型或異型二聚體，二聚體釋放到細(xì)胞外后，與細(xì)胞膜上受體結(jié)合而發(fā)揮作用。BMP受體屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶跨膜受體，根據(jù)跨膜區(qū)下游是否存在特征性的SGSGS區(qū)（GS）盒，可分為Ⅰ型和Ⅱ型BMP受體，Ⅰ型存在GS盒，Ⅱ型則沒有。只有當(dāng)兩個(gè)Ⅰ型和兩個(gè)Ⅱ型受體形成異源二聚物時(shí)，才與配體具有高親和力。BMP與異源二聚受體結(jié)合時(shí)，激活Smads蛋白復(fù)合體轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子Runx2，而當(dāng)BMP與同源Ⅰ型或Ⅱ型二聚受體結(jié)合時(shí)，激活MAPK通路[2]。

2 成骨細(xì)胞損傷（其機(jī)理路徑見圖1）

2.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ERS）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng) （Endoplasmic reticulum，ER）是蛋白質(zhì)合成、折疊、組裝、運(yùn)輸、參與脂質(zhì)代謝和儲存Ca2+的重要場所。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外應(yīng)激因素 （錯(cuò)誤折疊或未折疊蛋白在ER腔內(nèi)聚集、Ca2+穩(wěn)態(tài)失衡、缺氧、異常糖基化、病毒感染等）使ER生理功能發(fā)生紊亂時(shí)，細(xì)胞會激活相關(guān)信號通路，引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（Endoplasmic reticulum stress，ERS）， 以應(yīng)對細(xì)胞病理?xiàng)l件和恢復(fù)ER內(nèi)蛋白折疊環(huán)境。Park JK等[17]發(fā)現(xiàn)，ERS會抑制成骨細(xì)胞分化衣霉素（Tunicamycin，TM），通過刺激ERS從而抑制成骨細(xì)胞分化。TM誘導(dǎo)產(chǎn)生ERS后，小鼠的成骨細(xì)胞MC3T3-E1內(nèi)活化轉(zhuǎn)錄因子3（Activating transcription factor-3，ATF3）表達(dá)上調(diào)，ATF3過表達(dá)會抑制BMP-2誘導(dǎo)的ALP及其它成骨標(biāo)志蛋白的表達(dá)和激活。利用特異性短發(fā)夾RNA（Short hairpin RNA，shRNA）沉默 ATF3 可降低 TM 誘導(dǎo)的ALP表達(dá)減少，提示成骨細(xì)胞內(nèi)發(fā)生ERS會引發(fā)ATF3表達(dá)上調(diào)，而ATF3是成骨細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)節(jié)蛋白。

圖1 成骨細(xì)胞損傷機(jī)理路徑圖

2.2 氧化應(yīng)激（OS）

氧化應(yīng)激（Oxidative stress，OS）是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導(dǎo)致大量氧化中間產(chǎn)物的產(chǎn)生，是一種由自由基在體內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)面作用。已有研究表明，OS是骨質(zhì)疏松癥發(fā)生發(fā)展的主要因素之一[18，19]。在性類固醇缺乏、糖皮質(zhì)激素過多和衰老因素引發(fā)的骨質(zhì)疏松癥中，OS均持續(xù)增加。OS的產(chǎn)生會抑制成骨細(xì)胞分化和增殖及誘導(dǎo)成骨細(xì)胞凋亡，因此，降低OS引起的成骨細(xì)胞凋亡，對于預(yù)防或減少骨質(zhì)疏松癥中的骨量丟失十分重要[20]。H2O2能誘導(dǎo)人成骨肉瘤細(xì)胞Saos-2和小鼠MC3T3-E1細(xì)胞均產(chǎn)生OS，使細(xì)胞內(nèi)活性氧物質(zhì)（Reactive oxygen species，ROS）生成增加，線粒體膜電位下降功能受損，細(xì)胞色素c由線粒體釋放激活Caspase 3引發(fā)級聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞凋亡增加；且ALP活性降低，OCN、Runx2 和 Osx 表達(dá)下調(diào)[20，21]。表明 OS 會使成骨細(xì)胞活力、活性及功能均受到嚴(yán)重?fù)p傷。

2.3 機(jī)械負(fù)荷過載損傷和糖皮質(zhì)激素

機(jī)械負(fù)荷在骨量的調(diào)節(jié)中起著重要作用。然而，骨細(xì)胞并不總是處于生理壓力之下。在某些情況下（如長期承重過度），骨組織長期處于過載機(jī)械環(huán)境，患者會出現(xiàn)骨痛、炎癥及其它骨疲勞損害癥狀。過載損傷可能導(dǎo)致病理性的骨構(gòu)塑與重建，累積的微損傷可能增加骨折風(fēng)險(xiǎn)。Liu Y等[22]利用四點(diǎn)彎曲裝置將MC3T3-E1細(xì)胞暴露于機(jī)械拉伸應(yīng)力下，建立過載損傷模型。過載損傷的成骨細(xì)胞增殖活力和礦化程度均受到抑制，COL I、ALP、OCN和Runx2基因表達(dá)下調(diào)，提示機(jī)械過載對成骨細(xì)胞的損傷作用在骨質(zhì)疏松的發(fā)生、發(fā)展過程中可能也扮演了重要角色。

長期或過量使用糖皮質(zhì)激素是繼發(fā)性骨質(zhì)疏松最常見的原因之一。糖皮質(zhì)激素造成骨質(zhì)疏松的原因包括抑制了小腸對鈣、磷的吸收和腎小管對鈣的重吸收，并能抑制破骨細(xì)胞的凋亡，延長其壽命，促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，最終破骨細(xì)胞的骨吸收作用增強(qiáng)。但更重要的原因是，糖皮質(zhì)激素對成骨細(xì)胞的損傷。糖皮質(zhì)激素可抑制骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化，增加成骨細(xì)胞凋亡，在糖皮質(zhì)激素作用下OPG表達(dá)下降，而Rankl表達(dá)上調(diào)，Rankl對破骨細(xì)胞的激活作用增加[23]，骨吸收大于骨形成，引發(fā)骨質(zhì)疏松癥。

2.4 RNA影響

近年來，RNA對骨內(nèi)分泌生理學(xué)和病理學(xué)的影響也受到關(guān)注。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，微小 RNA（MicroRNAs，miRNAs）和長非編碼 RNA（Long non-codingRNAs，lncRNAs）對骨內(nèi)分泌和構(gòu)塑系統(tǒng)均發(fā)揮重要功能。Pan BL等[24]利用雙側(cè)卵巢切除制備大鼠OP模型，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，OP組大鼠miRNA-182-5p表達(dá)顯著增加，腺苷酸環(huán)化酶6（Adenylate cyclase 6，ADCY6） 和 Rap1/MAPK 通路中的信號蛋白（ERK1、ERK2、Rap1、P38 MAPK）基因表達(dá)則減少。OP大鼠給予阿侖膦酸鈉后，可逆轉(zhuǎn)OP大鼠miRNA-182-5p的表達(dá)上調(diào)和MAPK信號蛋白表達(dá)下調(diào)。miRNA-182-5p可特異性結(jié)合于ADCY6基因3'-UTR處，抑制ADCY6表達(dá)，由此抑制Rap1/MAPK信號通路的激活。利用MEK1/2抑制劑U0126抑制miRNA-182-5p可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖分化，抑制細(xì)胞凋亡，提示miRNA-182-5p可促進(jìn)成骨細(xì)胞凋亡，而ADCY6抑制成骨細(xì)胞凋亡，可為骨質(zhì)疏松治療提供新靶點(diǎn)。

lncRNA是一種核苷酸鏈長度超過200個(gè)堿基、且不能被翻譯成蛋白的RNA分子，在很多方面與mRNA相似，因此又被稱為mRNA樣長鏈RNA，具有明顯的組織和時(shí)空特異性。其功能包括抑制RNA聚合酶Ⅱ或介導(dǎo)染色質(zhì)重塑和組蛋白修飾，影響下游基因表達(dá)；通過與mRNA形成互補(bǔ)雙鏈，產(chǎn)生各種切割形式，干擾mRNA剪接等。抗分化非編碼RNA（Anti-differentiation non-coding RNA，ANCR）對成骨細(xì)胞保持未分化狀態(tài)十分重要，利用特異性siRNA沉默lncRNAANCR可增加成骨細(xì)胞ALP和OCN的表達(dá)。lncRNA-H19對成骨有加速作用，過表達(dá)lncRNA-H19在體外實(shí)驗(yàn)中能誘導(dǎo)成骨細(xì)胞分化。lncRNA-TSIX可通過下調(diào)miR-30a-5p加劇成骨細(xì)胞凋亡。這些lncRNA對骨代謝的調(diào)控機(jī)制可為骨質(zhì)疏松癥的調(diào)節(jié)和潛在治療提供新思路[25]。

3 骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防與治療

對于骨質(zhì)疏松的治療，早期預(yù)防、早期發(fā)現(xiàn)與用藥十分重要，治療的關(guān)鍵是維持患者正常骨量和降低骨折發(fā)生率。骨質(zhì)疏松的預(yù)防集中在運(yùn)動(dòng)和飲食，培養(yǎng)良好運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可提高骨密度，降低老年人患骨質(zhì)疏松的危險(xiǎn)性。日常飲食中須保持?jǐn)z入充足的鈣（每天≥1 000 mg），為機(jī)體合成骨質(zhì)提供原料。為保證鈣的良好吸收，還應(yīng)攝取足夠的維生素D。魚類、蘑菇和蛋類食品均富含維生素D，而牛奶及奶制品、燕麥片、海產(chǎn)品和雞蛋黃等含鈣較多，可適當(dāng)食用，以保證鈣的攝入[26]。骨質(zhì)疏松癥的治療藥物絕大多數(shù)為骨吸收抑制劑（雌激素、雙膦酸鹽、降鈣素等），阿侖膦酸鹽、利塞膦酸鹽和唑來膦酸是目前被認(rèn)為治療骨質(zhì)疏松的一線藥物，可有效地降低老年患者脊柱、髖部和非脊椎部位骨折的風(fēng)險(xiǎn)。骨形成促進(jìn)劑的種類較少，目前以甲狀旁腺激素（Parathyroid hormone，PTH）及其類似物為主。特立帕肽是一種PTH類似物，作為一種合成代謝劑可刺激骨形成和骨吸收，可預(yù)防脊椎和非髖部骨折，但對降低髖部骨折風(fēng)險(xiǎn)療效不明顯。新型治療藥物還包括組織蛋白酶K抑制劑（如Odanacatib）和單克隆抗體類藥物（如Romosozumab和Denosumab）。組織蛋白酶K是由破骨細(xì)胞分泌的胞外蛋白酶，可降解骨基質(zhì)。Odanacatib選擇性地抑制此酶，起到抑制骨吸收和增加骨密度的作用。Romosozumab通過抑制硬化蛋白發(fā)揮治療作用。硬化蛋白可通過Wnt途徑抑制BMPs對骨形成的誘導(dǎo)作用，Romosozumab特異性抑制此蛋白，可有效預(yù)防絕經(jīng)后婦女椎體骨折；但有心血管嚴(yán)重不良反應(yīng)，目前該藥物仍未上市[27]。Denosumab是針對RANKL的重組人IgG單克隆抗體，其作用機(jī)制與OPG相似，通過特異性與RANKL結(jié)合，阻斷RANKL對破骨細(xì)胞的激活作用，從而抑制骨吸收[28]。

此外，目前已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，多種天然產(chǎn)物和中藥成分可通過不同途徑對成骨細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用，防止成骨細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)其增殖分化以及骨形成功能。如Lee HY等[21]發(fā)現(xiàn)，豬胎盤水解產(chǎn)物可通過其抗氧化活性對抗H2O2誘導(dǎo)產(chǎn)生的OS和ERS，進(jìn)而增強(qiáng)小鼠成骨細(xì)胞功能，上調(diào)ALP的表達(dá)[21]。類似抗氧化物質(zhì)還包括姜黃素[20]、甘草素[29]、玉米紫色植株色素[30]等。生物硅或原硅酸產(chǎn)物可通過BMP-2/Smad/Runx2信號途徑增強(qiáng)COLⅠ和OCN的生成，促進(jìn)成骨細(xì)胞分化[31，32]。槲皮素可通過MAPK途徑，促進(jìn)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化[33]。淫羊藿苷可通過Wnt/β-Catenin信號途徑，對抗機(jī)械負(fù)荷過載對成骨細(xì)胞造成的損傷，受損細(xì)胞增殖分化及礦化作用均得到增強(qiáng)[22]。而乳糖益生元和益生菌之間的相互作用可通過以下途徑來改善骨質(zhì)疏松：（1）將不溶性無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為可溶性鹽并增加腸壁對其的吸收；（2）維持并保護(hù)腸道內(nèi)的礦物質(zhì)吸收表面；（3）增加腸壁中鈣結(jié)合蛋白的表達(dá)；（4）重塑破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的生成；（5）釋放骨調(diào)節(jié)細(xì)胞因子；（6）降解礦物質(zhì)絡(luò)合植酸[34]。

4 結(jié)語與展望

目前臨床針對骨質(zhì)疏松的治療，成熟的治療策略主要集中在抑制破骨細(xì)胞的骨吸收功能，以提高患者骨密度（BMD）。雙磷酸鹽是治療骨質(zhì)疏松癥的一線用藥，可有效對抗破骨細(xì)胞的骨吸收作用，在極高劑量下可直接增加破骨細(xì)胞凋亡，但其副作用也不容忽視，包括體重減輕、坐骨神經(jīng)痛、皮疹和哮喘等[24]。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道指出，長期服用雙磷酸鹽類藥物會引起骨微損傷的持續(xù)累積，導(dǎo)致骨小梁結(jié)構(gòu)喪失完整性、骨抗張力強(qiáng)度下降，最終降低骨組織機(jī)械強(qiáng)度[35]。而質(zhì)子泵抑制劑（Proton pump inhibitor，PPI）是抑制胃酸分泌的一線用藥，已有大量文獻(xiàn)證實(shí)，長期服用PPI會增加患者骨質(zhì)疏松及骨折風(fēng)險(xiǎn)[36，37]。有文獻(xiàn)報(bào)道稱，PPI作為針對胃壁細(xì)胞H+/K+-ATPase的抑制劑，也可抑制破骨細(xì)胞表面V型H+-ATPase活性，使其泌酸能力下降，由此導(dǎo)致破骨細(xì)胞骨吸收功能被抑制[38]；但顯然PPI對破骨細(xì)胞功能的抑制并不能降低其對患者骨質(zhì)疏松及骨折風(fēng)險(xiǎn)的影響。

綜上所述，與抑制骨吸收相比，增加成骨細(xì)胞的骨形成以恢復(fù)丟失的骨量和骨強(qiáng)度，是治療骨質(zhì)疏松更加安全有效的措施，而深入了解成骨細(xì)胞功能、損傷機(jī)制及相關(guān)蛋白與信號通路是建立有效治療策略的基礎(chǔ)。隨著對成骨細(xì)胞研究的深入，臨床將會出現(xiàn)更多安全有效的藥物用于保護(hù)和提高成骨細(xì)胞功能，以預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松。